К счастью для нас, этот механизм копирования, производства идентичных клеток, как правило, очень эффективен, практически близок к совершенству. Не волнуйтесь, завтра вы будете похожи на себя сегодняшнего.
Тем не менее, если организму приходится повторять этот трюк 70 миллионов раз в день, то есть более чем 800 раз в секунду, не допуская ошибок, то за всю жизнь у него будет 10 000 000 000 000 000 (1016) возможностей ошибиться.
Но число ошибок не имеет решающего значения. В генетическом алфавите может быть допущена лишь одна «опечатка»: одна буква будет по ошибке заменена другой, всего одна из 3 миллиардов букв, содержащихся в одной из наших нитей ДНК, таких маленьких и хрупких! Если где-то вместо С будет написано T, то может измениться весь смысл «слова», а из-за него и «текста». Может пострадать выключатель, который включится не в положенное ему время. Ген, который блокирует деление в нормальных условиях, вдруг перестанет его блокировать. Или ген, который, как предполагается, слегка стимулирует процесс, активизируется и начнет бешеную гонку, чересчур интенсивную стимуляцию!
Простая маленькая буква, занявшая чужое место… Роковая ошибка! Ошибка, затронувшая молекулы, которые меньше миллиардной доли миллиметра, приводит к катастрофе: клетка начинает делиться, размножаться, число клеток стремится к бесконечности без всякого контроля, без причины, без всякой надобности для организма. В результате образуется чудовищное потомство, алчное, нуждающееся в личном пространстве, готовое вторгаться в чужое, нападать на другие клетки, уничтожать другие органы. И вот угроза смерти возникает и ширится фактически из-за того, что какая-то буква была неправильно написана.
Нам остается лишь порадоваться тому, что наши орфографические ошибки не вызывают таких катастрофических последствий.
Рака можно избежать!
Но давайте вернемся к клетке, которая готовилась скопировать текст, чтобы затем иметь возможность разделиться, но допустила ошибку, называемую «мутация». Учитывая число делений клеток, невозможно, чтобы этот кошмарный сценарий возникал тысячи раз в каждом из нас на протяжении всей нашей жизни.
Что происходит потом? Каждый раз возникает рак? К счастью, нет! В противном случае человечество вымерло бы от этой болезни. Отрадно, что природа предвидела гипотетическую мутацию ДНК и поработала над тем, чтобы избежать серьезных последствий, которые могут возникнуть из-за «опечаток». В результате имеется целая система проверки записи наших генов и их внимательного прочтения, или, если вы предпочитаете более корректную терминологию, 3 миллионов оснований нашей ДНК, а на случай обнаружения ошибки, мутации, имеется вторая система, коррекции и ремонта. При этом такие мутации могут также возникать и на других этапах синтеза, кроме предшествующего клеточному делению.
В действительности ДНК постоянно подвергается риску порчи под действием какого-либо химического или физического явления. По оценкам (только представьте себе!), в каждой нашей клетке каждый день происходит более 10 000 мутаций!
Например, мы теперь знаем, что фабрика по производству белка и электростанция наших клеток производят химические молекулы, способные вступать в реакцию с основаниями ДНК и вызывать повреждение нити ДНК. Тем, кто хочет знать больше, поясню: речь идет, например, о перекиси водорода, гидроксильных радикалах, или высокоактивных формах кислорода. Мы говорим здесь о «свободных радикалах». Как правило, эти радикалы представляют собой высокую коррозионную опасность для ДНК, они вырабатываются за счет клеточного метаболизма, жизни клетки. Так вот, эти радикалы постоянно подвергаются детоксикации внутри клетки, прежде чем могут добраться до ДНК. Но, как и все остальное в этом мире, система детоксикации тоже может давать сбои. Гиперактивный свободный радикал достигает ДНК, вступает в химическую реакцию с основанием (ATCG) и уничтожает его. В принципе, так ли это важно, что одна буква из 3 миллиардов будет пропущена? Если бы это была огромная книга, роман из 3 миллиардов букв, вы бы, возможно, даже не заметили пропуск. Но когда это касается жизни, такой тонкой и хрупкой, с генами, которые определяют нашу жизнь и смерть, пропуск может иметь катастрофические последствия.
Эти мутации могут возникать за счет внешних по отношению к клетке факторов, например облучения (ультрафиолетовых лучей, радиоактивности) или из-за продуктов, которые будут нарушать (мы рассмотрим это ниже) механизмы синтеза ДНК. Опять же вероятность этого зависит от работы систем контроля, от эффективности систем детоксикации; невозможно, чтобы ремонтные системы никогда не ошибались либо чтобы ремонт устранял все эти изменения.